化工设计 第三章 工艺设计概述
(完整word版)化工工艺课程设计
目录第一章概论 (1)1。
1 设计题目 (1)1.2 设计规模及其内容 (1)1.3 苯的酸催化硝化方法 (2)1.3。
1 固体酸催化的液相硝化 (2)1.3.2 固体酸催化的气相硝化 (3)1.3。
3 Lewis酸催化的液相硝化 (3)1。
3。
4 离子液体催化的液相硝化 (4)第二章工艺技术方案的选择 (5)2.1 概述 (5)2。
2 硝基苯传统硝化工艺和绝热硝化工艺的比较 (5)2。
2.1 传统硝化法 (6)2.2.2 绝热硝化法 (7)2.2.3 传统硝化法和绝热硝化法的比较 (7)第三章物料衡算 (9)3.1 准备计算 (9)3.2 第一个釜的计算 (12)3.3 第二个釜的计算 (12)3.4 第三个釜的计算 (13)3.5 第四个釜的计算 (14)第四章工艺流程 (16)4。
1 反应过程 (16)4.2精制工序 (16)4。
3尾气处理工序 (17)结语 (18)参考文献 (19)第一章概论1.1 设计题目40kt/a硝基苯生产工艺设计1.2 设计规模及其内容年产4万吨硝基苯是以苯和硝酸为原料,硫酸为催化剂，在一定反应条件下硝化。
硝基苯的物理性质是,分子式是C6H5NO3，熔点为5．7 ,沸点为210．8℃，相对密度为1．20373/g cm，闪点为90℃，自燃点为495℃。
硝基苯微溶于水，易溶于溶于乙醇、乙醚、苯等有机溶剂。
纯净的硝基苯是无色油状液体，工业品常因含杂质而显黄色,有像杏仁油的特殊气味。
其水溶液有甜味，能随水蒸气蒸发.易燃易爆。
硝基苯是一种重要的基本有机化工原料,主要用途是制取苯胺,由苯胺进而生产各种有机中间体，也用于生产间硝基苯磺酸钠和偶氮苯等多种医药和染料中间体。
目前工业上制取硝基苯是以苯和硝酸为原料，硫酸为催化剂，在一定反应条件下硝化。
早期采用的是混酸间歇硝化法,逐渐发展了釜式串联、管式、环式或泵式循环等连续硝化工艺，而后又发展了绝热硝化法，这些工艺都是非均相混酸硝化工艺。
石油化工技术《第三章：工艺流程设计内容教案》
扬州工业学院信息化设计教案化工工艺过程包含哪些环节？〔教师提出问题学生回忆所学知识小组讨论教师总结要点〕化学加工过程是将一种或几种化工原料，经过一系列的物理和化学的单元操作，最终获得产品。
一个典型的化工工艺流程一般可由六个单元组成，如下图。
知识链接工艺流程设计的内容：〔知识点授课教师总结〕l 原料贮存原料贮存是指保证原料的供给与生产的需求相适应。
在化工生产中，贮存量主要根据原料的性质、贮存量可为几天至几个月。
本企业可以自己供给的，除了产品生产处有贮存量外，还要有一定裕量作缓冲之用。
2 进料预处理过程一般来说原料大多不符合要求，需要进行处理。
根据反响特点，对原料提出如纯度、温度、压力以及加料方式等的要求，据此采取预热〔冷〕、汽化、枯燥、粉碎、筛分、提纯、混合、配制、压缩等操作或加以组合。
原料预处理的过程是根据原料性质、处理方法而选取不同的装置、不同的输送方式及连接方式，从而可能设计出多种不同的流程。
3 反响反响是化工生产过程的核心。
将原料按比例配好，送入反响器中，在适当的反响条件下，发生化学变化得到产品。
根据反响过程的特点、产品要求、物料特性、根本工艺条件来确定采用的操作条件、反响器类型及采用的生产方式。
确定主反响装置：可参考文献、资料、中试结果或已工业化装置。
①反响器类型及操作方式连续、间歇—反响的动力学特性、物料特性、工艺条件②能量供给、移出方式——反响器结构设计和辅助设施。
③催化反响——催化反响方式和催化剂的选择。
4 产品的别离在实际反响过程中，往往会出现一些副产物或不希望得到的杂质。
反响结束后，产品、副产品、杂质与未反响的原料别离，再分别加以利用。
如果原料的转化率低，可将经别离后未反响的原料再循环返回反响器，再次参与反响以提高收率。
用于产物的净化、别离的过程，往往是整个工艺过程中最复杂、最关键的局部，有时甚至成为制约整个工艺生产能否进行的关键环节，是保证产品质量的极为重要的步骤。
别离技术的选择根本原那么。
化工安全化工设计
应急预案的制定和执行
应对突发事件的具体行 动计划
风险评估案例分 析
通过分析典型化工设计事故案例，得出结论并 总结设计改进和风险控制的实践经验，以提升 化工安全设计水平。
风险评估案例分析
典型化工设计事故案例
爆炸事故 泄漏事故 火灾事故
风险评估在实际设计中 的应用
根据案例总结应对方法 规避类似风险发生 提高设计质量
通知上级
03 及时向管理层汇报情况
总结
化工工艺安全设计是保障生产过程和人员安全的重要环节。通过分析、评 估和控制危险源，编制规范的操作程序和培训操作人员，建立健全的应急 预案，企业可以有效应对各种安全挑战，确保生产运行平稳安全。
● 06
第6章 总结
本课程总结
化工安全设计的重要性 和意义
包括防止事故发生，保 障生产安全
化工安全的定义
安全的概念和范围 涉及范围
安全设计的重要性 设计考虑
化工安全的要求和标准 行业标准
化工设计的基本原则
设计阶段的安全考虑
设计初期 设计中期 设计后期
安全设计的目标和要求
安全性 稳定性 可靠性
安全设计的方法和工具
HAZOP分析 风险评估 安全审查
化工设计的安全评估
安全风险评估的步骤
01 风险识别、风险评估、风险控制
安全设计的挑战与发 展趋势
面临技术更新、法规 变化等挑战，发展朝 向智能化、数字化方 向
安全设计的原则和要求
遵循预防优先、整体设 计、防护措施等原则
未来展望
化工安全设计的未来发展方向包括智能化应用、 可持续发展；安全设计技术和工具的创新应用 如虚拟现实、人工智能；化工安全文化的建设 和推广将重点放在安全意识培养、安全管理体 系建设等方面。
工艺流程设计全解
举例说明工艺路线的流程化 以HCl和CH3OH合成CH3Cl为例，假如我们已经选择了“气一液相”合成CH3Cl，主反应是：
举例说明工艺路线的流程化
举例说明工艺路线的流程化
举例说明工艺路线的流程化
为了控制水洗塔生成废酸水的量，可以设计一个带有再沸器的HCl吸收塔，充分吸收HCl，制成稀盐酸，再将 夹有微量水份和甲醇的CH3Cl经冷冻除水、脱醇。原料预处理流程可以简化为不必混合，直接进入反应釜。简 化后的流程框图。
（3）标题栏及其它 标题栏按图纸常规，注明图号，设计阶段等。
4. 带控制点工艺流程图（process and control flowsheet）
带控制点的工艺流程 图
初步设计阶段带控制点工艺流程图
施工设计阶段带控制点工艺流程图 也称管道及仪表流程图(PID图)
☺ 完成设备设计计算，确定控制方案，即可绘制初步设段带控制点工艺流程图。并作为设计成果编入初步设段的设计文件 中。
2. 工艺流程简图（simplified flowsheet） ➢ 设计初始阶段用来表达整个工厂或车间生产流程的图样，不编入设计文件。
➢ 定性标出由原料转化成产品的变化、流向以及所采用的各种化工单元及设备，供设计开始时工艺方案讨论。 ➢ 在方框图流程图的基础上，将各个工序过程换成设备示意图，进一步修改、完善可得到工艺流程草图。 ➢ 生产工艺流程草图一般由物料流程、图例、必要的文字说明三部分组成。 ➢ 要画出主要设备示意外形. 设备用细实线画出外形、形状不要求准确，用线条和箭头表示主要物料管线和流向，物料线用粗实
的量化设计，通过计算，对化工工艺流程进行逐步完善、拾遗补缺，全面系统地研究物料、能量、操作、控制， 使各化工单元过程完整地衔接和匹配，能量得到充分利用。
化工设计概论
化工设计概论绪论化工是化学工艺、化学工业、化学工程等的简称。
凡运用化学方法改变物质组成、结构或和成新物质的，都属于化工生产技术，也称化学工艺。
化工设计是把一项化工工程从设想变成现实的一个建设环节，化工设计的核心是化工工艺设计。
第1章化工设计程序和内容全部设计过程划分为两大设计阶段：基础设计、工程设计。
工程设计分为三个阶段：工艺设计、基础工程设计、详细工程设计。
第2章工艺流程设计化工工艺流程原料原料贮存、原料预处理、反应、产品分离、产品精制、包装和运输产品工艺路线流程化一般工作方法：主反应过程、原料准备过程和投料方式流程、产物净化分离过程、产品计量包装或后处理工艺过程、副产物处理的工艺过程、“三废”排出物的综合治理流程、确定动力使用和公用工程的配套。
2.3 工艺流程图的绘制2.3.1 方框流程图和工艺流程简图（block flowsheet、simiplified flowsheet） 2.3.2 工艺物料流程图（process flowsheet diagram）2.3.3 管道及仪表流程图（piping and instrument diagram）设备分类代号、物料代号、管道材质代号、隔热及隔声代号、测量参数代号、仪表功能代号、管道工程压力等级代号。
常用管道图示符号、测量点图形符号、仪表安装位置图形符号。
管道标注内容包括四部分：管道号、管径、管道等级、隔热或隔声管道号包括：物料代号、主项代号、管道分段顺序号。
管道等级号包括：管道工程压力等级代号、顺序号、管道材质代号。
泵的流量控制方案：（1）出口节流控制；（2）旁路控制。
换热器的温度控制方案：（1）调节换热介质的流量；（2）调节换热面积（适用于蒸汽冷凝换热器）；（3）旁路调节。
第3章物料衡算和能量衡算3.1 物料衡算在化工过程中，物料平衡是指在单位时间你进入系统（体系）的全部物料质量必定等于离开该系统（体系）的全部物料质量再加上损失掉的与积累起来的物料质量。
化工工艺学课程设计 80000吨年环氧乙烷反应系统工艺设计讲解
化工工艺学课程设计设计题目80000吨/年环氧乙烷反应系统工艺设计系别化学与材料工程系专业/班级化学工程与工艺/XXX学号姓名XXX指导老师XXX化工工艺学课程设计课程设计目的：是对学生所学的专业理论知识及某些专业技能的综合利用与实践，使学生能理论联系实际，也是进行化工开发和过程研究的必要准备。
培养学生综合运用各方面的知识与技能解决实际工程问题的创新能力。
课程设计内容：针对性地选择“乙烯氧化法生产环氧乙烷工艺”，从工艺角度出发对其生产过程和主要设备进行物料衡算、热量衡算、塔设备简捷法计算、换热器设计等工艺计算；对乙烯氧化固定床列管反应器进行计算；对吸收塔中各组分的吸收情况进行计算；并绘制乙烯直接环氧化生产环氧乙烷的带控制点的工艺流程图，书写设计任务书。
设计题目：80000吨/年环氧乙烷反应系统工艺设计（1）空气氧化法包括：制气（吸收塔）、合成(固定床列管反应器)、精制（精馏塔）（2）氧气直接氧化法包括：合成(固定床列管反应器)、精制（精馏塔）要求：至少画一张工艺流程图，一张主设备图目录第一章前言1.1 环氧乙烷概述 (6)1.2 环氧乙烷生产方法概述 (7)1.3 环氧乙烷生产原理 (8)1.3 环氧乙烷工艺流程 (10)第二章塔设备的概述2.1 概述 (13)2.2 板式塔与填料塔的比较 (13)2.3 塔板选择 (13)第三章设计方案简介3.1 装置流程的确定 (15)3.2 操作压力的选择 (15)3.3 浮阀标准 (15)3.4 设计草图 (16)第四章物性计算4.1 塔的物料衡算 (17)4.2 塔板数的确定 (17)4.3 精馏塔的工艺条件及有关数据的计算 (19)第五章塔的主要工艺尺寸计算5.1 塔径的计算 (24)5.2 精馏段地有效高度计算 (25)第六章塔板的主要工艺尺寸计算6.1 溢流装置计算 (26)6.2 塔板布置 (27)6.3 开孔区面积计算 (27)6.4 阀孔计算及排列 (28)第七章塔板的流体力学验证7.1 塔板压降 (32)7.2 液面落差 (32)7.3 液末夹带及泛点率 (32)7.4 漏液点 (33)7.5 液泛（淹塔）情况 (33)第八章塔板负荷性能图8.1 漏液线 (36)8.2 液相负荷下限线 (36)8.3 液相负荷上限线 (36)8.4 液末夹带线 (36)8.5 液泛线 (37)第九章塔的结构与附属设备9.1 塔体结构 (42)9 附属设备计算及选型 (42)附录：1 浮阀塔设计计算结果 (44)2 主要符号说明 (47)3 设计小结 (48)4 参考文献 (49)板式精馏塔设计任务书一、设计题目：环氧乙烷--水精馏分离板式塔设计二、设计任务及操作条件1、设计任务：生产能力（进料量） 80000 吨/年操作周期 XXXX 小时/年进料组成 40% （质量分率，下同）塔顶产品组成≥99%塔底产品组成≤1%2、操作条件操作压力 4kPa （表压）进料热状态自选单板压降≤0.7 kPa全塔效率 E T=56％回流比自选3、设备型式筛板塔板4、厂址安徽地区三、设计内容：1、设计方案的选择及流程说明2、塔的工艺计算3、主要设备工艺尺寸设计（1）塔径、塔高及塔板结构尺寸的确定（2）塔板的流体力学校核（3）塔板的负荷性能图（4）总塔高、总压降及接管尺寸的确定4、辅助设备选型与计算5、设计结果汇总6、工艺流程图及精馏塔工艺条件图7、设计评述第一章前言1.1环氧乙烷概述[3]低级烯烃的气相氧化都属非均相催化氧化范畴。
《化工工艺设计》课件
化工设备的设计原则与要求
原则
化工设备设计应遵循安全、可靠、经 济、环保等原则，确保设备在正常操 作和异常情况下都能安全、稳定地运 行。
要求
化工设备设计应满足工艺要求、操作 要求、安全要求等方面的要求，同时 要考虑到设备的可维护性和可扩展性 。
化工设备的选型与计算
选型
根据工艺要求和设备特点选择合适的 化工设备型号，需要考虑设备的性能 参数、材料、结构形式等因素。
选择合适的保温材料，并定期进行维 护和更换，以减少热损失和提高能源 利用效率。
对易腐蚀部位采取有效的防腐措施， 如设置牺牲阳极、外加电流等。
05
化工工艺安全设计
化工工艺安全风险评估
1 2 3
工艺流程安全评估
对化工工艺流程进行全面分析，识别潜在的安全 风险，如高温、高压、腐蚀、泄漏等。
设备安全评估
要了解各个符号和设备的含义和作用，以及整个工艺流程的工作原理和特点。
03
化工设备设计与选型
化工设备的分类与特点
分类
化工设备可以根据其用途、操作 原理、结构形式等进行分类，如 反应设备、分离设备、换热设备 等。
特点
不同类型的化工设备具有不同的 特点和使用范围，如高温、高压 、腐蚀等环境下的特殊要求。
足工艺要求。
经济性
在满足安全性和可靠性 的前提下，尽可能降低 管道的建设和运行成本
。
环保性
减少管道对环境的污染 和破坏，合理利用资源 ，符合可持续发展要求
。
管道的布置与安装
合理规划管道走向
根据工艺流程和设备布置，合理规划 管道的走向，尽量减少管道长度和弯 曲。
确定管道支架形式和位置
根据管道的重量、长度、直径等因素 ，合理确定管道支架的形式和位置， 确保管道稳定可靠。
化工工艺工程设计-概念解析以及定义
化工工艺工程设计-概述说明以及解释1.引言1.1 概述化工工艺工程设计是指在化工生产过程中，根据生产要求和生产设备的特点，进行工艺流程的设计和优化，以确保生产过程的顺利进行并达到预期的生产效果。
化工工艺工程设计涉及到化学反应原理、物质传递、能量转换等多个领域的知识，是化工生产中至关重要的一环。
在化工工艺工程设计中，需要考虑到原料的选择、生产工艺流程的优化、设备的选择和布置、安全性、环保性等方面的因素。
通过合理的设计，可以提高生产效率，减少能耗和资源浪费，同时也能保证产品质量和生产安全。
本文将介绍化工工艺工程设计的基本概念和原则，以及设计流程和方法，希望能为从事化工工艺设计工作的同行提供一些参考和帮助。
文章结构部分的内容如下所示：1.2 文章结构本文将围绕化工工艺工程设计展开讨论，主要包括以下几个方面:1. 化工工艺概述：介绍化工工艺的定义、分类和应用领域，为读者提供一个全面了解化工工艺的基础知识。
2. 工程设计原则：阐述化工工艺工程设计的基本原则，包括安全性、可靠性、经济性和环保性等，为设计实践提供指导和基准。
3. 设计流程：详细介绍化工工艺工程设计的流程步骤，包括需求分析、设计方案确定、设备选型、方案优化和最终设计等，全面展示设计过程的运作方式。
通过以上内容的介绍，读者将能够深入了解化工工艺工程设计的核心概念和实践方法，从而更好地理解和应用在实际工程项目中。
1.3 目的化工工艺工程设计的目的在于通过系统、科学的设计流程，确定合适的生产工艺方案，最大程度地提高生产效率、产品质量，并确保生产过程安全稳定。
通过工程设计，可以有效地避免不必要的生产损失和资源浪费，节约时间和成本。
另外，良好的工艺设计还能确保产品符合法规标准，提升企业形象和市场竞争力。
因此，化工工艺工程设计的目的是为了实现高效、安全和可持续发展的生产过程，提升企业核心竞争力。
2.正文2.1 化工工艺概述化工工艺是指将原材料经过一系列物理或化学变化，转化为有用的化学产品的技术过程。
化工设计第3章(化工工艺流程图)
这些条件包括整个流程中各个单元设备的物料流量（投料
量）、组成、温度压力等，并且提出控制方案（与仪表控 制专业密切配合）以确保能稳定地生产出合格产品来。
化工工艺设计(Chemical Process Design)
西南科技大学
§3-5工艺流程设计方法与步骤
（一）工艺流程设计的方法
(9) 制定切实可靠的安全生产措施 在工艺设计中要考虑到开停车、长期运转和检修过程中可能 存在各种不安全因素，根据生产过程中物料性质和生产特点， 在工艺流程和装臵中，除设备材质和结构的安全措施外，在 流程中应在适宜部位上设臵事故槽、安全阀、放空管、安全
至于生产用电、上下水、空调、采暖通气都是应与其他
专业密切配合的.
化工工艺设计(Chemical Process Design)
西南科技大学
§3-5工艺流程设计方法与步骤 （一）工艺流程设计的方法
(8) 确定操作条件和控制方案
一个完善的工艺设计除了工艺流程等以外，还应把投产后
的操作条件确定下来，这也是设计要求。
况决定管道和设备是否需要保温和防腐。
化工工艺设计(Chemical Process Design)
西南科技大学
§3-5工艺流程设计方法与步骤 （一）工艺流程设计的方法
2.以方案比较作决定
一个优秀的工程设计只有在多种方案的比较中才能产生。
进行方案比较首先要明确判据，工程上常用的判据有产物 收率、原材料单耗、能量单耗、产品成本、工程投资等。 此外，也要考虑环保、安全、占地面积等因素。
化工工艺设计(Chemical Process Design)
西南科技大学
§3-5工艺流程设计方法与步骤
第五节 工艺流程设计方法与步骤
化工设备的工艺设计
化工设备的工艺设计引言化工设备的工艺设计是化工工程中不可或缺的一环。
它涉及到化工设备的选择、设计、优化以及运行控制等方面。
在化工工程中，工艺设计的质量直接影响到生产效率、产品质量和安全性。
本文将介绍化工设备工艺设计的基本概念、步骤和一些常用的方法。
工艺设计的基本概念工艺设计的定义工艺设计是指根据化工过程的要求，选择合适的设备类型、确定操作条件及流程参数，进行设备的基本结构设计并进行优化的过程。
工艺设计的目标工艺设计的主要目标是实现化工过程的最优化。
最优化包括以下几个方面：1.经济性：确保设备的投资成本和运行成本最低。
2.安全性：保证设备运行的安全性，防止意外事故的发生。
3.生产效率：提高设备的生产效率，减少生产周期。
4.环境友好性：降低对环境的影响，减少废物排放和能源消耗。
工艺设计的步骤工艺设计一般包括以下几个步骤：1.确定工艺要求：根据生产工艺和产品要求，确定工艺设计的基本要求。
2.选择设备类型：根据工艺要求，选择适合的设备类型进行设计。
3.设计设备结构：确定设备的基本结构，包括设备的尺寸、形状和材料等。
4.优化设备设计：对设备结构进行优化，考虑各种因素，如流体动力学、热传导等。
5.确定操作条件：确定设备的操作条件，包括温度、压力、流量等。
6.进行安全评估：对设计的设备进行安全评估，确保设备运行的安全性。
7.进行制图：根据设计结果绘制设备的制图，包括装配图、管道图等。
常用的工艺设计方法质量-安全-效益（QSE）方法质量-安全-效益（QSE）方法是一种综合考虑生产质量、工艺安全和经济效益的方法。
该方法将质量、安全和效益三个因素进行综合评估，以找到最优的设计方案。
在使用QSE方法进行工艺设计时，需要进行全面的数据收集和分析，并利用数学模型进行计算和优化。
数值模拟方法数值模拟方法是一种计算机辅助的工艺设计方法。
该方法通过建立数学模型和使用相应的数值方法进行计算，对工艺参数和设备结构进行优化。
数值模拟方法可以模拟不同的工艺条件和设备结构，通过对比模拟结果，找到最优的设计方案。
精细化工第三章-工艺流程图-xs
图1－3 氯苯硝化制 备硝基氯苯 最简单的物 料流程图
图1－4 氯苯硝化制备硝 基氯苯用框图表 示的物料流程图 CB－氯苯 NCB－硝基氯苯 基准－㎏· -1 h
物料流程图 应该编入初 步设计说明 书
4. 带控制点的工艺流程图－定量的图
初步设计阶段带控制点的工艺流程图
施工图设计阶段带控制点的工艺流程图 ⑴ 带控制点的工艺流程图基本要求 ⑵带控制点的工艺流程图的图面要求
初步设计阶段在施工图设计阶段一般需要绘制的工艺流程图生产工艺流程设计的基本程序工艺路线的选择确定工艺流程的组成和顺序绘制工艺流程框图绘制工艺流程示意图绘制物料流程图绘制初步设计阶段带控制点的工艺流程图绘制施工阶段带控制点的工艺流程图二工艺流程设计方法工艺流程设计中的方案比较产物收率原料单耗能量单耗产品成本设备投资操作费用等均可作为方案比较的评判标准工艺流程中的流程完善根据单元操作或单元反应过程所产生的污染物确定相应的污染治理方案等根据单元操作或单元反应所涉及的主要设备标明进料和出料的名称数量组成及工艺条件根据单元操作或单元反应过程的温度热效应等确定传热设备和载能介质的技术规格根据单元操作或单元反应过程的参数显示和控制方式确定仪表和自动控制方案根据单元操作或单元反应过程的燃烧爆炸毒害等确定相应的安全技术措施工艺流程设计中应考虑的技术问题生产方式的选择主要的技术问题产品的生产方式可采用连续生产间歇生产或联合生产方式间歇生产方式是精细化工的主要生产方式使用较多当产品的生产规模较大生产水平要求较高时尽可能采用连续生产方式
2. 工艺流程设计的任务
用图和必要的文字说明表示原料变成产品的全过程。
(1)确定工艺流程的组成－确定各生产过程的具体内容、顺序和组合方式 （2）确定载能介质的技术规格和流向 （3）确定操作条件和控制方法 （4）确定安全技术措施 （5）绘制不同深度的工艺流程图
化工设计第三章 物料衡算和能量衡算
物料衡算
①物料平衡方程
C2H4 － F1x11 F2 x21 2r1 r2 0 O2 －－ F1x12 F2 x22 r1 3r2 0 N2－－ F1x13 F2 x23 0 C2H4O F2 x24 2r1 0 CO2 － F2 x25 2r2 0 H2O－ F2 x26 2r2 0
������ （5）Handbook of Technology
������ （6）I.C.T （国际物理、化学和工艺数值手册）
������ （7）化工工艺设计手册
������ （8）材料与零部件手册
§3-2 物料衡算
对已有的生产设备或装置，利用实际测定的数 据，算出另一些不能直接测定的物料量。用此 计算结果，对生产情况进行分析、作出判断、 提出改进措施。
⑵ 计算简图，如图3-1所示
1
F1
x11，x12，x13
r1 r2
催化反应器
γφ
F2 x21 x22 x23 x24 x25 x26
⑶ 方程与约束式 ①物料平衡方程 根据
Ns
Nr
Fixij jmrm 0( j 1,2,..., Nc )
i1
m1
2
四、连续过程的物料衡算
由题意取 F1, x11, 1 , ,
为一组设计变量，其值分别为：
F1=1000 mol/h
x11 0.1
1 0.25 0.8
0.21 / 0.79 0.2658
四、连续过程的物料衡算
【解】 ⑸ 求解方程组
物料衡算
方程式（1）与式（3）中只含两个未知数 x11 , x13 可首先
化工设计 教案(全面)
化工设计教案(全面)第一章：化工设计基本概念1.1 化工设计的定义解释化工设计的含义和目的强调化工设计在化工行业中的重要性1.2 化工设计的内容介绍化工设计的主要内容，包括工艺流程设计、设备选型、物料计算、热力学计算、传质和传递过程计算等1.3 化工设计的阶段说明化工设计的各个阶段，包括前期研究、基础设计、详细设计和施工图设计等第二章：工艺流程设计2.1 工艺流程设计的原则介绍工艺流程设计的基本原则，包括合理性、可靠性、安全性、环保性和经济性等2.2 工艺流程设计的方法讲解工艺流程设计的方法和步骤，包括流程图绘制、物料和能量平衡计算、设备选型和参数计算等2.3 工艺流程设计的案例分析提供一些工艺流程设计的案例，让学生通过分析和讨论来加深对工艺流程设计的理解第三章：设备选型与参数计算3.1 常用化工设备简介介绍常用化工设备的基本工作原理和结构特点，如反应器、塔、釜、泵、压缩机等3.2 设备选型的原则讲解设备选型的基本原则，包括设备性能要求、可靠性、安全性、经济性和维修方便等3.3 设备参数计算的方法介绍设备参数计算的方法，如流量计算、压力计算、温度计算等，并给出一些计算公式和案例分析第四章：物料计算与热量平衡4.1 物料计算的基本方法讲解物料计算的基本方法，包括质量守恒定律、反应物和物的摩尔比例关系等4.2 热量平衡计算的基本方法介绍热量平衡计算的基本方法，包括热量守恒定律、热量传递方程等，并讲解热量平衡表的编制方法4.3 物料和热量平衡计算的案例分析提供一些物料和热量平衡计算的案例，让学生通过分析和计算来加深对物料和热量平衡计算的理解第五章：安全性和环保性考虑5.1 化工设计中的安全性考虑强调化工设计中安全性考虑的重要性，讲解安全设计的原则和措施，如防爆、防泄漏、防腐蚀等5.2 化工设计中的环保性考虑讲解化工设计中环保性考虑的重要性，介绍环保法规和标准，讲解环保措施的设计和实施方法5.3 安全性和环保性案例分析提供一些安全性和环保性的案例，让学生通过分析和讨论来加深对化工设计中安全性和环保性的理解和认识。
化工设计概论(3-1)
例题：有如下一个分流器：
2
1000 Kg/h
NaCl 0.20
1
分流器
3 4
Na2SO4 0.40 H2O 0.40
要求：F2＝2F3，F3＝0.25F4， 试做其自由度分析并求解其MB。 （组成为质量百分比浓度） 解：1、该分流器的自由度分析表如下： 方法一 独立流股变量数 12 1（而不是3） 9 2 0 方法二（直观） 6（4＋2） 1（而不是3） 3（1＋2） 2 0
衡算计算范围示意图：
边界线（Boundary Line）围起来的区域构成衡算范围。
三、MB、HB的定义与任务
1、MB、HB的定义与任务
从化工流程内的MB方程、HB方程出发，结合其它有关方程，求 解确定流程中所有流股的状态，以及有关设备的单元变量。
流股状态可用一组流股变量来描述： F，T，P，x1， x2 ，……，xn－1 设备的单元变量：
混合 器1 萃取塔 溶剂 回收塔 产品 精馏塔 混合 器2 溶剂 提留塔 过程 OB （整体）
变量总数 MB衡算方程数 已知变量数 附加关系式数
自由度
（1）混合器1及萃取塔的自由度分析
11（2） HAC 24% 进料 HAC 30％ 1（3） H2O 69.8% H2SO4 0.2% 混合器1 2（3） 萃 取 塔 3（3） 12（2） 溶 剂 回 收 塔 产品流 HAC 99% H2O 1% 产 品 精 馏 塔 循环流
注意：对多相流股，其流股变量的描述比较特别。
2、设备单元变量
在忽略流程做功（dW/dt或W）的情况下，设备单元变量分为两种：
ri （i＝1,2,…,m；某单元内含m个独立反应）
设备单元变量 （描述反应程度）
dQ/dt （Q）（描述某设备单元的传热）
化工设计
第一章化工厂设计的内容与程序第一节化工设计的种类化工设计可根据项目性质分类，也可按设计性质分类。
一、根据项目性质分类（一）新建项目设计新建项目设计包括新产品设计和采用新工艺或新技术的产品的设计。
这类设计往往由开发研究单位提供基础设计，然后由工程研究部门根据建厂地区的实际情况作出工程设计。
（二）重复建设项目设计由于市场需要，有些产品需要再建生产装置，由于新建厂的具体条件与原厂不同，即算是产品的规模、规格及工艺完全相同，还是需要由工程设计部门进行设计。
（三）已有装置的改造设计一些老的生产装置其产品质量和产量均不能满足客户要求，或者由于技术原因，原材料和能量消耗过高而缺乏竞争能力，必须对老装置进行改造，其中包括去掉影响产品产量和质量的“瓶颈”，优化生产过程操作控制，以及提高能量的综合利用率和局部的工艺或设备改造更新等。
这类设计往往由生产企业的设计部门进行。
二、根据设计性质分类（一）新技术开发过程中的设计(1)概念设计。
基础研究结束后，应进行概念设计。
概念设计的规模应是工业化时的最佳规模。
概念设计是从工程角度出发进行的一种假想设计，其作法可参照常规的工程设计方法和步骤，设计工艺流程，进行全系统的物料衡算、热量衡算和设备工艺计算，确定工艺操作条件及主要设备的型式和材质，进行参数的灵敏度和生产安全分析，确定三废治理措施，计算基建投资、产品成本等主要技术经济指标。
(2)中试设计。
按照现代技术开发的观点，中试的主要目的是验证模型和数据，即概念设计中的一些结果和设想通过中试来验证。
(3)基础设计。
基础设计是新技术开发的最终成果，它是工程设计的依据。
基础设计有些类似于我国的技术设计，但又有很大的差别。
与技术设计不同的是基础设计除了一般的工艺条件外，还包括了大量的化学工程方面的数据，特别是反应工程方面的数据，以及利用这些数据进行设计计算的结果。
（二）工程设计根据工程的重要性、技术的复杂性和技术的成熟程度及计划任务书的规定，工程设计可分为三段设计、两段设计和一段设计。
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设计概论化工制图
二、方案设计 主要任务：选择生产方法，确定工艺流程。
三、主要工作 工艺流程设计，工艺计算，设备选型，设
备布置。管道设计,公用工程,向有关专业提 供条件,工程概预算,技术经济分析,安全生产 与环境保护。图纸,表格,设计说明书(第一章 第三节19个内容)。
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设计概论化工制图
设计概论化工制图
设计概论与化工制图
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工厂基本建设过程
设计概论化工制图
｛｝ 1、可行性研究
2、初步设计 3、施工图设计 4、施工、试车、
1、厂址选择 2、总平面设计 3、工艺设计
验收
1、工艺流程设计 2、化工计算 3、设备的选型与设计 4、车间布置设计 5、管道设计 6、公用工程 7、向有关专业提供条件 8、工程概预算 9、技术经济分析 10、安全生产与环境保护
第二节 施工图设计阶段 一、设计准备
主要落实设备装配图，管口方位图，基础 地角图及产品说明书等。 二、主要工作
提供施工安装用图纸，表格和说明。向非 工艺专业提供设计条件和要求，完成施工图设 计文件。(第一章第三节15个内容)
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工厂基本建设过程
设计概论化工制图
｛｝ 1、可行性研究
2、初步设计 3、施工图设计 4、施工、试车、
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设计概论化工制图
工艺设计内容 1、工艺流程设计:选择生产方法,确定工艺流程。 2、化工计算:物料衡算,热量衡算,其它计算。 3、设备的选型与设计:选择设备,确定设备数量。 4、车间布置设计:确定设备在平面及空间的位
置。 5、管道设计:管段在空间的位置及安装,连接,
支承方式。 6、公用工程:给排水,供汽,电气,采暖通风。
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设计概论化工制图
7、向有关专业提供条件:向非工艺专业提供设 计条件。
8、工程概预算:总概预算书,综合概预算书,单 位工程概预算书。
9、技术经济分析:主要指标,总投资计算,产品 成本估算。
10、安全生产与环境保护:防火防爆,防雷防静 电,噪声,有害物。
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课堂作业: 1、可行性研究报告的主要内容(12) 2、初步设计阶段设计文件编制(19) 3、施工图设计阶段设计文件编制(15) 4、厂址选择报告的主要内容(7) 5、厂址选择一般要求(13) 6、总平面图的内容(8)
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设计概论化工制图
第三章 工艺设计概述
第一节 初步设计阶段 一、设计准备
1、熟悉设计任务:正确理解设计任务,分析 设计有关条件。
2、制定工作计划:设计内容,深度,进度等计 划。 3、查阅文献资料:生产方法,工艺路线。 4、现场调查研究:水,电,汽,工艺,原料,产品, 建筑,定员,安全。 5、市场调查预测:产品竞争力,近远期发展。
1、厂址选择 2、总平面设计 3、工艺设计
验收
1、工艺流程设计 2、化工计算 3、设备的选型与设计 4、车间布置设计 5、管道设计 6、公用工程 7、向有关专业提供条件 8、工程概预算 9、技术经济分析 10、安全生产与环境保护
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设计概论化工制图
工艺设计内容(初步设计、施工图设计) 1、工艺流程设计 2、化工计算 3、设备的选型与设计 4、车间布置设计 5、管道设计 6、公用工程 7、向有关专业提供条件 8、工程概预算 9、技术经济分析 10、安全生产与环境保护